专利名称：一种迭合式全纤维增强塑料轨道交通结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轨道交通结构，具体涉及一种迭合式全纤维增强塑料(FRP)轨道交通结构。
背景技术：
目前城市交通正在向多元化和立体化方向发展，轨道交通已成为人们出行的重要交通工具，因此轻轨、准高速客运专线、磁悬浮已呈现出迅猛发展之势，人们对交通工具的要求也越来越高，并正在向更安全、舒适和高速化方向发展。但迄今为止，轨道交通多采用混凝土结构，而混凝土材料本身自重大，抗拉强度低，抗裂性能差，徐变变形大，且预应力钢筋易腐蚀，要在这种材料和结构下对其进行技术改进，以实现安全性能和高速化，困难很大。由于混凝土材料本身的易老化、开裂、变形、施工难度大和预应力筋腐蚀等问题的存在，研究者们把目标投向了新材料和新结构。近年来随着材料科学的高速发展，一种全纤维增强塑料(FRP)为科技人员所关注。试验研究表明，FRP材料的比重仅为钢材的1/5，热膨胀系数低，抗震性、电磁绝缘性好，耐腐蚀性能强，其中碳纤维增强塑料(CFRP)的抗拉强度可达普通碳素钢的十几倍，高弹模纤维的弹模可达钢材的2-3倍；玻璃纤维增强塑料(GFRP)的强度与钢铁相当，抗压、拉、弯和冲击的性能强，设计自由度大。在此之前，人们还没有把这种材料应用于轨道交通。
发明内容
为克服目前轨道交通存在的不足之处，本发明提出了一种全新的轨道交通结构，它采用全纤维增强塑料(FRP)替代混凝土材料，制作出一段段迭合式轨道承重梁，然后沿轨道长度方向进行段与段的拼装。
一种迭合式全纤维增强塑料轨道交通结构，它包括板梁、“T”形底梁和预应力筋；“T”形底梁由顶板、腹板和转向装置构成；预应力筋分体内筋与体外筋两种形式；板梁和“T”形底梁采用玻璃纤维增强塑料(GFRP)制作，预应力筋采用碳纤维增强塑料(CFRP)制作；“T”形底梁的顶板、底板固连，转向装置在“T”形底梁的双侧并与“T”形底梁固连；“T”形底梁为整体式结构，一次加工成型；成型前在顶板上预埋抗剪连接件，在腹板内预留预应力筋孔道；“T”形底梁在支座附近沿纵向有段平滑过渡曲面，以实现截面形状的平滑过渡；转向装置为转向块和/或转向肋；成型前预留预应力筋弯孔，弯管嵌入其中；板梁与“T”形底梁的顶板上表面通过预埋抗剪连接件固连；板梁由节段板梁分段连接，节段板梁之间留有浇筑连接带，节段板梁成型前预留抗剪连接件孔，该孔位置与“T”形底梁顶板上预埋的抗剪连接件位置对应；当节段板梁铺在顶板上表面并精确定位时，预埋的抗剪连接件伸入到抗剪连接件孔内，然后向孔和浇筑连接带灌注砂浆；转向肋固连于“T”形底梁顶板和腹板上；节段板梁其两个横向边为齿形边；转向装置每侧至少一个，体外预应力筋穿入弯管后，形成折线形布筋。
本发明由于采用了迭合式全纤维增强塑料(FRP)轨道交通结构，解决了土木工程界普遍关注的混凝土老化、开裂以及预应力筋防腐蚀等问题。节段板梁和“T”形底梁结构可分别在工厂预制，由于板梁分段后尺度小，适合标准化生产和精加工，机械化程度高，施工时分别吊装，又可降低对吊装设备和路面的要求，同时可满足对轨道交通结构的外形和变形的高精度控制，并节省施工工期。
图1是本发明整体结构示意图；图2是本发明结构拼装示意图；图3是本发明截面示意图；图4是本发明板梁平面示意图。
1.板梁，2.顶板，3.腹板，4.转向装置，5.预应力筋，6.预应力筋孔道，7.抗剪连接件，8.平滑过渡曲面，9.浇筑连接带，10.抗剪连接件孔。
具体实施方案下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
一种迭合式全纤维增强塑料轨道交通结构，它包括板梁(1)、“T”形底梁和预应力筋(5)；“T”形底梁由顶板(2)、腹板(3)、转向装置(4)构成；预应力筋(5)分体内筋与体外筋两种形式，板梁(1)和“T”形底梁采用玻璃纤维增强塑料(GFRP)制作，预应力筋(5)采用碳纤维增强塑料(CFRP)制作；“T”形底梁的顶板(2)、腹板(3)固连，转向装置(4)在“T”形底梁双侧并与其固连；“T”形底梁为整体式结构，一次加工成型；成型前在顶板(2)上预埋抗剪连接件(7)，同时在腹板(3)内预留预应力筋孔道(6)；“T”形底梁在支座附近沿纵向有段平滑过渡曲面(8)，以实现截面形状的平滑过渡；转向装置(4)为转向肋，每侧两根，成型前预留预应力筋弯孔，弯管嵌入其中；体外预应力筋为三折线形布筋；板梁(1)由两块节段板梁分段连接，两块节段板梁之间留有浇筑连接带(9)，节段板梁的两个横向边缘设计为矩形齿形状，节段板梁成型前预留抗剪连接件孔(10)，该孔位置与顶板(2)抗剪连接件(7)位置对应；当把两块节段板梁铺在顶板(2)上表面并精确定位时，预埋的抗剪连接件(7)伸入到抗剪连接件孔(10)内，然后向孔和浇筑连接带(9)灌注砂浆；使两块节段板梁与“T”形底梁成为一体。腹板(3)内预留的预应力筋孔道(6)为螺纹孔，穿入预应力筋(5)并伸出梁的两端，固定张拉后，用塑料锚具锚固，然后向预应力筋孔道(6)灌注环氧树脂或环氧砂浆；每侧的两根转向肋预留有弯孔，穿预应力筋(5)后并伸出“T”形底梁的两端，固定张拉后，用塑料锚具锚固，然后向预应力筋弯孔灌注环氧树脂或环氧砂浆。
显然本发明还有其他形式的实施例，但都没有脱离发明应用的范围，它们可结合专利在确定的范围内进行调整。
本发明可广泛应用于城市轻轨、准高速客运专线和磁悬浮等轨道交通结构。
权利要求
1.一种迭合式全纤维增强塑料轨道交通结构，它包括板梁(1)、“T”形底梁和预应力筋(5)；“T”形底梁由顶板(2)、腹板(3)和转向装置(4)构成；预应力筋分体内筋与体外筋两种形式，其特征在于1)板梁(1)和“T”形底梁采用玻璃纤维增强塑料(GFRP)制作，预应力筋采用碳纤维增强塑料(CFRP)制作；2)“T”形底梁的顶板(2)和腹板(3)固连，转向装置(4)在“T”形底梁的腹板(3)双侧与“T”形底梁固连；“T”形底梁为整体式结构，一次加工成型；成型前在顶板(2)上预埋抗剪连接件(7)，在腹板(3)内预留预应力筋孔道(6)，“T”形底梁在支座附近沿纵向有段平滑过渡曲面(8)，以实现截面型式的平滑过渡；转向装置为转向块和/或转向肋；成型前预留预应力筋弯孔，弯管嵌入其中；3)板梁(1)与“T”形底梁的顶板(2)的上表面通过预埋抗剪连接件(7)固连。
2.根据权利要求1所述的一种迭合式全纤维增强塑料轨道交通结构，其特征在于板梁(1)由节段板梁分段连接，节段板梁之间留有浇筑连接带(9)，节段板梁成型前预留抗剪连接件孔(10)，该孔位置与“T”形底梁抗剪连接件(7)位置对应；当节段板梁铺在“T”形底梁的顶板(2)上表面并精确定位时，预埋的抗剪连接件(7)伸入到抗剪连接件孔(10)内，然后向孔和浇筑连接带(9)灌注砂浆。
3.根据权利要求1所述的一种迭合式全纤维增强塑料轨道交通结构，其特征在于转向肋固连于“T”形底梁的顶板(2)和腹板(3)上。
4.根据权利要求1、2所述的一种迭合式全纤维增强塑料轨道交通结构，其特征在于节段板梁其两个横向边为齿形边。
5.根据权利要求1、3所述的一种迭合式全纤维增强塑料轨道交通结构，其特征在于转向装置每侧至少一个，外置预应力筋穿入弯管后，形成折线形布筋。
全文摘要
一种迭合式全纤维增强塑料轨道交通结构，包括板梁、“T”形底梁和预应力筋，“T”形底梁由顶板和腹板构成，腹板双侧固有转向装置；“T”形底梁用玻璃纤维增强塑料一次加工成型，成型前预留预应力筋孔道，并在顶板内预埋抗剪连接件；板梁由节段板梁拼装而成，每块节段板梁用玻璃纤维增强塑料一次加工成型，成型前预留抗剪连接件孔，节段板梁间留有浇筑连接带，当板梁铺在“T”形底梁顶板上表面时，“T”形底梁顶板上预埋的抗剪连接件伸入到抗剪连接件孔内，然后向孔和浇筑连接带灌注砂浆，使板梁和“T”形底梁迭合成一体。预应力筋用碳纤维增强塑料，体内筋入预应力筋孔道、体外筋入转向装置，伸出“T”形底梁的两端并进行张拉、锚固、灌浆。
文档编号E04C3/02GK1955376SQ200510031079
公开日2007年5月2日 申请日期2005年10月24日 优先权日2005年10月24日
发明者薛伟辰, 王巍 申请人:同济大学